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嵌入式视频接口:解决视觉技术方面的带宽需求问题

act视觉系统设计
2017-02-17
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数据容量危机正在逼近图像设计师。在已建立的市场和新兴市场中,多个成像来源和更先进的传感器,输出数百万像素用于实时处理和显示。在设计师处理新的带宽需求时,他们也必须考虑到系统成本和未来的可扩展性。

成像行业在十年前经历了一系列类似的挑战,通过利用已建立的网络和电信标准,提供GigE Vision标准,来解决布线、网络化和多点传送带来的挑战。另外,该标准为成像系统设计师提供了更大的降低成本的权限,以及广泛可用的、现场证实的组件。

为了支持下一代成像系统,使用新兴的NBASE-T™ 2.5G和5G-BASE-T技术作为解决方案,以帮助设计师解决带宽缺口问题。

NBASE-T技术介绍

与最近采用的IEEE 802.3bz™标准相兼容的NBASE-T规范,确定了新的以太网信号类型,能够很好地提高双绞线的数据传输速率,大大超过了以前1Gbps的速率极限,能达到2.5Gbps和5Gbps的速率,传输距离可长达100米。本规范支持介于新型NBASE-T速率和较低的1Gbps速率之间的自动协商系统,或者,如果网络基础设施支持,该速率可以达到10Gbps。

本规范由NBASE-T Alliance™(NBASE-T联盟)管理,这是一个由超过45家公司组成的联盟,包括了网络基础设施的所有主要方面。联盟成员正专注于通过推广IEEE802.3bz标准,鼓励广泛使用和部署2.5G和5G的以太网,并促进彼此协作产品的开发和发展。

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NBASE-T 技术的最初开发是为了帮助现有的校园网,使其满足移动设备、物联网应用、高分辨率视频流、电话会议所带来的新的带宽需求,以及多用户情况下的服务质量要求。使用总容量达5Gbps的新的802.11ac无线访问节点,帮助设计师找到连接访问节点和局域网之间的低成本有效解决方案。

通过提高已有的大量存在的Cat 5e 和Cat 6布线的带宽能力,NBASE-T解决方案能帮助使用户有效地控制成本、以变化最小的方式来提高他们的网络速度。除了能够解决无线局域网的需求挑战外,人们还正在把该技术用于将客户端和台式机连接到以太网交换机、有线网络基础设施的网络存储设备、以及有线电视和电信三网融合音频、视频和数据服务的网关。

NBASE-T和视觉系统设计

NBASE-T技术通过其高带宽支持、低成本布线、以及与GigE Vision标准的兼容性,提供了一种可以很自然地过渡到高性能成像系统的方式。

在NBASE-T和IEEE 802.3bz上使用GigE Vision系统,设计师可以在Cat 5e铜线上以5Gbps的速率来传输未压缩图像,在Cat 6A铜线上可以达到10Gbps的传输速率。由于具备长距离、灵活性以及现场可端接布线的能力,可以很容易地搭建传输系统,易于安装和维护。

GigE Vision标准的优势之一是与物理层无关。该标准还使制造商能够创建利用GigE Vision标准进行通信的10GigE 和802.11的无线接口解决方案。同样,设计师可以创建在本质上与GigE Vision软件兼容的NBASE-T摄像机和视觉系统。NBASE-T网卡(NIC)和千兆以太网NIC同样是由Windows、Linux和其他操作系统创建的。这就意味着现有GigE Vision兼容软件和软件开发工具包(SDK)是不需要任何修改就与NBASE-T兼容的。

与NBASE-T规范兼容的系统级、物理层协议和组件产品已经开始在销售。更多的产品正在开发中,并预计将在接下来的12个月内发布。这些产品包括用于摄像机的在NBASE-T上运行GigE Vision的解决方案、X射线面板以及其他成像设备。

新成像应用技术的机遇

NBASE-T技术承诺帮助成像系统制造商和设计师满足增加带宽的要求,同时在改造升级方面利用现有布线,并在新安装方面尽量使用不那么昂贵的现场可端接布线。

例如,设计师可通过升级质量检验系统来增加数据传输能力,同时通过部署在NBASE-T上运行的GigE Vision解决方案,来使已有的铜线系统传输更高带宽的视频。这样可以多路传输来自多个成像源的视频,以减少在分布和管道处理系统中的计算和组件成本。

设计师还在评估在NBASE-T上运行GigEVision的视频连接技术,用于医疗成像应用中的平板显示器(FPD)。NBASE-T上的GigE Vision视频接口技术特别有益于荧光镜检查系统,通过使用多个移动的X射线源,尽可能减小患者的曝光时间,仅仅在几秒内可以从多个增量角照射组织。

X射线成像的图像被转化成GigE Vision兼容性视频流,并通过长距离Cat 5e布线传输到位于无菌环境之外的处理和分析设备。然后,该视频处理器利用来自多个图像源的图像创建合成图像,最后通过以太网多路传送到各个显示器。

1:GigE Vision在NBASE-T上实现的布线灵活性、长距离和多路传送能力,使其在医疗成像应用方面具有性能和成本上的优势。

未来发展

NBASE-T技术加入了一系列最新技术的行列之中。这些技术包括GigE、10GigE、USB3.0和无线传输技术,它在机器视觉方面正发挥着关键作用。对于成像系统制造商而言,这些新的技术能力正在帮助他们简化设计、降低成本、及增加传统机器视觉应用系统的性能,同时还能帮助先进视觉技术进入新的市场。

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